Системы управления асинхронными электроприводами крановых механизмов транспортировки гибкоподвешенного груза тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Синюков Алексей Владимирович

• Синюков Алексей Владимирович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Синюков Алексей Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУЗОВ

1.1 Особенности конструкций механической части механизмов перемещения грузов, влияющие на динамические процессы в электромеханических системах

1.2 Современное состояние электромеханических систем управления электроприводами механизмов перемещения грузов

1.3 Бездатчиковые системы управления механизмами перемещения грузов

Выводы по первой главе

2 СНИЖЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОЗМУЩАЮЩИХ ФАКТОРОВ НА МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ГРУЗОВ

2.1 Математическое описание систем управления для механизмов перемещения грузов

2.2 Математическое описание наблюдателей скорости

2.3 Математическое описание возмущающих воздействий, действующих на электромеханический объект

2.4 Математическое описание боков коррекции возмущающих воздействий на электромеханическую систему

Выводы по второй главе

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗА

3.1 Моделирование векторной системы электропривода

3.2 Моделирование векторной системы электропривода с наблюдателя-

ми

3.3 Моделирование системы с прямым управлением моментом с блоками коррекции

Выводы по третьей главе

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1 Аппаратная реализация предлагаемых в исследуемых системах датчиков

4.2 Полученные на практике результаты

Выводы по четвертой главе

Заключение

Список литературы

Приложение

Приложение

Приложение

Приложение

Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Механизмы, осуществляющие перемещение гибкоподвешенного груза, получили широкое распространение на предприятиях и объектах, задействованных в технологических операциях разного рода. Наиболее востребованными, на текущий момент, являются мостовые краны. Процессы пуска и торможения в них сопровождаются появлением колебаний груза. Перемещение раскачивающегося груза приводит к появлению дополнительной нагрузки на электрические привода и на металлическую конструкцию мостового крана, вызывает непредсказуемые отклонения груза в плоскости его движения, привозящие к изменению траектории его передвижения, а при достижении конечной точки возникают трудности с точностью позиционирования груза. Во время работы крана, тележка с грузом перемещается по мосту, что вызывает ее смещение относительно его центра и тележка оказывается ближе к одной из опор, что приводит к формированию перекоса моста. Данное явление способствует возникновению упругих колебаний в ферме моста.

Обеспечение надежности на промышленных объектах и улучшение динамики электропривода является перспективным направлением для исследования. В настоящее время добиться перечисленных факторов можно за счет:

- перехода от использования датчиков скорости к использованию наблюдателей скорости;

- совмещения в системе управления объектами наблюдателей разных типов;

- использования блоков коррекции, обеспечивающих гашение колебаний гибкоподвешенного груза;

- применения блоков коррекции, обеспечивающих устранение перекоса моста.

Используемые для механизмов перемещения грузов системы управления находятся в процессе постоянной доработки, направленной на улучшение протекающих в электроприводе процессов и снижении колебаний, вы-

званных взаимодействием перемещающегося объекта и перемещаемого груза.

Актуальность темы исследования определяется растущим спросом на надежные, устойчивые системы электропривода, предназначенные для применения на механизмах перемещения грузов.

Объектом исследования являются системы управления асинхронными электроприводами, применяемые на механизмах перемещения грузов, имеющих упругие связи в механической части.

Предметом исследования являются динамические нагрузки, возникающие в электромеханических системах механизмов транспортировки грузов с асинхронными электроприводами при гибком подвесе перемещаемого груза, а также способы снижения этих нагрузок.

Целью работы является снижение динамических нагрузок в электромеханических системах механизмов транспортировки грузов с асинхронными электроприводами за счет использования в системах управления блоков коррекции, в том числе и на базе нечеткой логики.

Идея работы заключается в разработке совмещенного алгоритма работы наблюдателей разных типов, в разработке блоков коррекции, использование которых приведет к снижению колебаний гибкоподвешенного груза, устранению перекоса моста.

Решаемые при проведении исследований задачи:

- исследование способов реализации бездатчиковых систем управления для механизмов перемещения грузов;

- разработка гибридного наблюдателя скорости, позволяющего снизить нагрузку на аппаратные ресурсы процессора, служащего для обработки данных. Разработка системы с гибридным наблюдателем скорости в программе Matlab Simulink;

- разработка структурной схемы блока гашения колебаний гибкопод-вешенного груза, с упрощенным алгоритмом формирования сигнала коррекции по сравнению с существующими методами, позволяющего осуществлять

более точное регулирующее воздействие на скорость механизма перемещения тележки, приводя к гашению колебаний гибкоподвешенного груза. Управляющими сигналами блока коррекции являются линейное ускорение, показатели массы груза и длины подвеса. Разработка системы с блоком коррекции в программе МаАаЬ Simulink;

- разработка алгоритма создания универсального нечеткого регулятора. Поэтапная разработка универсального блока нечеткого регулятора, содержащего оптимальное число правил (составление правил происходит на основании оптимального функционирования объекта) для выполнения корректирующих воздействий, приводящих к регулированию сигналов разного рода. Использование разработанного блока в системе управления электроприводом перемещения, для формирования регулирующего воздействия на скорость механизма перемещения тележки, приводящего к гашению колебаний гибко-подвешенного груза. Управляющими сигналами универсального регулятора являются угол отклонения груза, масса груза и длина подвеса. Разработка системы с блоком коррекции на базе нечеткой логики в программе Ма^аЬ 81шиНпк.

- внедрение в двухдвигательную систему управления механизмом перемещения моста блока устранения перекоса моста на базе универсального нечеткого регулятора. Формирование перекоса наблюдается из-за смещения тележки с перемещаемым на гибком подвесе грузом относительно центра моста;

- представление и анализ графиков переходных процессов, полученных в системах: с гибридным наблюдателем скорости, блоками гашения колебаний гибкоподвешенного груза, блоком устранения перекоса моста.

Методы исследования

В работе использовались методы структурных преобразований теории автоматического управления, методы математического моделирования нелинейных динамических систем на цифровых вычислительных машинах с ис-

пользованием численных методов решения, методы экспериментального подтверждения, методы нечеткой логики, обучения, дифференциальные и интегральные исчисления.

Научная новизна:

- предложен гибридный наблюдатель скорости, отличающийся от существующих тем, что он является совокупностью неадаптивного наблюдателя и нейросетевого наблюдателя. За счет разработанного механизма переключения неадаптивный наблюдатель включается в работу в установившемся режиме, а при пуске и торможении (переходный процесс) механизма перемещения грузов происходит переключение на нейросетевой наблюдатель. Использование разработанного гибридного наблюдателя скорости позволит снизить нагрузку на аппаратные ресурсы;

- разработан блок гашения колебаний гибкоподвешенного груза, отличающийся от имеющихся тем, что для его функционирования используются сигналы с акселерометра, формирующиеся в виде линейного ускорения. Данное решение позволит упростить алгоритм формирования системы «Точка подвеса - гибкоподвешенный груз», и как следствие, повысит быстродействие системы и точность ее показателей;

- предложен алгоритм создания универсального нечеткого регулятора, на базе которого разработан блок, осуществляющий регулирующее воздействие на скорость механизма перемещения, приводя к гашению колебаний гибкоподвешенного груза. Разработанный блок не является стандартным решением - его создание происходило поэтапно. Предложенный алгоритм позволяет формировать блоки управления с любым количеством входных и выходных сигналов. Использование регулятора позволит снизить время протекания переходного процесса, повысить точность корректирующего воздействия.

Практическая значимость:

- использование наблюдателей скорости позволит отказаться от датчиков скорости, что повысит работоспособность устройства, точность определения текущего значения скорости и актуальность показателей скорости;

- применение гибридного наблюдателя скорости позволит снизить нагрузку на аппаратные ресурсы за счет использования в установившемся режиме неадаптивного наблюдателя скорости;

- введение в систему управления электроприводом перемещения блоков коррекции, приводящих к гашению колебаний гибкоподвешенного груза, позволит снизить нагрузку на металлоконструкцию мостового крана, на электрическую и механическую части механизмов перемещения;

- при использовании в системе управления электроприводом перемещения разработанного универсального нечеткого регулятора в качестве блока гашения колебаний гибкоподвешенного груза и блока устранения перекоса моста (за счет осуществления регулирующего воздействия на скорость механизма перемещения) затрачиваются меньшие вычислительные мощности, чем при использовании стандартных нечетких регуляторов.

Достоверность полученных результатов

Подтверждается математическим обоснованием разработанных моделей, хорошей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, сопоставимостью полученных результатов с положениями общей теории электропривода.

Личный вклад автора

В работе автором лично получены следующие результаты:

- предложен гибридный наблюдатель скорости, позволяющий снизить нагрузку на аппаратные ресурсы процессора;

- предложен упрощенный алгоритм блока гашения колебаний гибко-подвешенного груза;

- разработан алгоритм создания универсального нечеткого регулятора;

- произведена разработка блока универсального нечеткого регулятора, использование которого приводит к корректировке сигнала задания на скорость, что позволяет контролировать колебания гибкоподвешенного груза.

Реализация результатов работы

Результаты исследования использованы в учебном процессе в ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет». Разработанные в диссертации методы гашения колебаний гибкоподвешенного груза были использованы в ООО «Компании Интергрупп» при реконструкции механизмов перемещения грузов.

На защиту выносятся:

- гибридный наблюдатель скорости, позволяющий снизить нагрузку на аппаратные ресурсы процессора;

- системы управления электроприводом тележки с блоком переключения для управления гибридным наблюдателем скорости;

- система корректирующего устройства, приводящая к подавлению колебаний гибкоподвешенного груза, с сокращенным количеством математических вычислений, необходимых для формирования корректирующего сигнала;

- алгоритм разработки универсального нечеткого регулятора;

- компьютерная модель универсального нечеткого регулятора для гашения колебаний гибкоподвешенного груза.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Системы управления асинхронными электроприводами крановых механизмов транспортировки гибкоподвешенного груза»

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

- I Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Технологии физики, автоматизации и информатики. Тенденции развития

современной науки», Липецк, 21-24 мая 2020 г.;

- Областном профильном семинаре «Школа молодых ученых» по проблемам технических наук, Липецк, 2020 г.;

- E3S Web of Conferences, 2020 г.;

- Областном профильном семинаре «Школа молодых ученых» по проблемам технических наук, Липецк, 2022 г.;

- Международной научно-практической конференции, посвященной 50-летнему юбилею кафедры электропривода ЛГТУ «Автоматизированный электропривод, робототехника и электроэнергетика», Липецк, 2024 г.;

- 4rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2022, 2022 г.;

- Национальной с международным участием научно-практической конференции студентов, аспирантов, ученых и специалистов «Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе», Тюмень, 2023;

- 5rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2023, 2023 г.;

- 2024 International Conference on Development and Application Systems, DAS 2024, 2024 г;

- 6rd International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency, SUMMA 2024, 2024 г.

Публикации

По теме диссертации опубликованы 22 печатные работы, из них 6 статей, 6 из которых в журнале из перечня ВАК, 15 тезисов докладов на конференциях (10 статей в изданиях, индексируемых в международных системах цитирования Scopus), 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, четырёх глав с выводами, заключения, библиографического списка, приложений. Общий объём диссертации -206 страниц машинописного текста, включая 131 рисунок, 2 таблицы, список литературы из 93 наименований, 5 приложений.

В первой главе приведены особенности конструкций механической части механизмов мостового крана, используемых для перемещения грузов, которые оказывают влияние на динамические процессы, происходящие в электромеханических системах. Рассмотрены существующие методы, направленные на снижение колебаний гибкоподвешенного груза и устранение перекоса моста. Приведено современное состояние электромеханических систем управления, используемых для механизмов, осуществляющих перемещение грузов. Произведен обзор бездатчиковых систем управления.

Во второй главе представлено математическое описание систем управления, используемых для механизмов перемещения грузов. Приведено математическое описание возмущающих воздействий, возникающих в электромеханических системах мостового крана. Представлена математическая структура выбранных для исследования наблюдателей скорости. Предложен упрощенный алгоритм блока гашения колебаний гибкоподвешенного груза. Разработан алгоритм создания универсального нечеткого регулятора.

В третьей главе произведено моделирование векторной системы управления с совмещенной работой наблюдателей скорости. Выполнено моделирование и произведен анализ полученных результатов в системах с блоками коррекции, позволяющих демпфировать колебания гибко подвешенного груза и устранять перекос моста.

В четвёртой главе рассмотрена практическая реализация предлагаемых методик, направленных на использование бездатчиковых систем управления, внедрение блоков гашения колебаний гибкоподвешенного груза, применение систем синхронизации скоростей для устранения перекоса моста.

1 СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГРУЗОВ

1.1 Особенности конструкций механической части механизмов перемещения грузов, влияющие на динамические процессы в электромеханических системах

Механизмы для перемещения грузов, как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости используются на объектах промышленного назначения, в том числе и на предприятиях металлургического цикла. Также широкое применение данный тип устройств нашел на строительных площадках и в помещениях для складирования продукции. Использование транспортных механизмов позволяет автоматизировать и механизировать сложный (с позиций технологических циклов) производственный процесс, а также увеличить количество и качество выпускаемой продукции, за счет увеличения быстродействия при выполнении отдельной технологической операции.

В зависимости от условий, в которых функционирует кран и его назначения, определяется конструктивная форма крана. Башенные краны нашли применение в зонах складирования продукции и на строительных площадках открытого типа [1, 2]. Мостовые краны получили наибольшее распространение на объектах, в которых производятся работы в закрытых помещениях, следовательно, при таком расположении крана ветровая нагрузка отсутствует.

Краны мостового типа, относящиеся к грузоподъемным механизмам, в своем составе содержат два механизма передвижения. Одним из них является механизм перемещения моста, позволяющий осуществлять передвижение моста на необходимое расстояние по крановым путям. В функции второго механизма входит перемещение тележки вдоль пролета. Также в конструкции мостовых кранов можно выделить механизм подъема перемещаемого груза.

В зависимости от характера груза, подвергаемого транспортировке, меняется конструкция приспособления для захватывания груза. У крюковых мостовых кранов грузозахватывающим механизмом является крюк. Также возможно грейферное исполнение грузозахватывающего устройства мостового крана - здесь уже, в качестве устройства для зацепления груза, используется грейфер. Еще одной разновидностью устройства для захвата / зацепления груза является подъемный магнит - в данном случае речь идет о магнитном мостовом кране [2]. Перемещение груза может осуществляется на гибком подвесе, а также груз может быть жестко подвешенным.

Механизмы для перемещения грузов изготавливают для использования в различных условиях с разным рабочим и максимальным уровнем загрузки, с отличающейся продолжительностью и интенсивностью работы [1].

Независимо от вида грузозахватывающего механизма и типа подвеса, мостовые краны оснащаются типовым электрооборудованием, на выбор которого оказывают влияние условия работы крана и характер его нагрузки [2].

Зачастую краны имеют ярко выраженный режим работы циклического типа. Одновременно, среди представителей данного класса выделяются механизмы, цикл работы которых изменчив, как по продолжительности, так и по очередности применения приводов крана [1].

Типовая циклограмма работы крана выглядит следующим образом:

- мост с установленными на нем механизмами и/или тележка перемещаются к объекту, который необходимо транспортировать;

- механизмом подъема осуществляется опускание устройства для зацепления груза, далее происходит зацепление груза и подъемом его на необходимую высоту;

- мост, с установленными на нем механизмами и/или тележка перемещаются с подвешенным грузом в конечную точку;

- механизмом подъема осуществляется опускание устройства для зацепления груза, далее происходит отцепление груза и подъемом грузозахва-тывающего устройства на необходимую высоту;

- при необходимости, выполняют возврат моста, с установленными на нем механизмами в исходное положение.

В процессе выполнения операций по перемещению грузов происходит постоянное повторение рассмотренного цикла.

Проанализировав циклограмму работы механизмов крана, можно сделать вывод, что для приводов тележки и моста характерен повторно-кратковременный режим работы, сопровождающийся частыми запусками и остановкой механизмов. Изменение направления движения механизмов осуществляется за счет реверса электродвигателей.

Выше упоминалось, что краны мостового типа зачастую работают в помещениях, соответственно, исключено влияние ветровой нагрузки на механическую и электрическую часть механизмов крана. Мостовой кран, используемый на промышленном объекте металлургического характера, находящийся внутри цеха, представлен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - Мостовой кран

Основными механизмами крана являются привод подъема, привод перемещения тележки и привод перемещения моста. Структурная схема рассматриваемого объекта, с указанием плоскости движения всех механизмов, представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема, поясняющая структурный состав мостового крана Производственный процесс по перемещению груза вызывает изменение нагрузок, действующих на механизмы перемещения и на механизм подъема. Показатели имеют разброс от номинальных значений до холостого хода. Также, согласно циклограмме, изменяется направление перемещения механизмов крана, так для механизма подъема присущи два режима - режим тяги, который характерен для подъема груза и режим торможения, имеет место при спуске груза.

Для механизмов перемещения тележки и моста мостового крана характерны следующие нагрузки:

1. Статические нагрузки. Под ними понимаются нагрузки, возникающие в результате установившегося движения механизмов перемещения крана и механизма подъема.

Определение статической мощности на валу электродвигателя меха-

низма перемещения при условии, что рассматриваемый объект защищен от воздействия ветровой нагрузки происходит по формуле [1]

р =(о+д+я) • уг

ф • ¿ст + 2 Крб+р

ок

103 • шк •ц

где О - вес механизма крана или механизма тележки, кг, д - значение веса поднимаемого груза, кг, уг - скорость, с которой осуществляется перемещение груза, м/с, П - КПД механизма перемещения,

фп - величина коэффициента трения в подшипниках ступиц колес, для подшипников качения фп =0,015,

Эк - диаметр ходового колеса, м,

ёст - диаметр ступицы ходового колеса, м, обычно для расчетов принимается ёст/ Эк=0,25,

^ - коэффициент трения качения, ^ = 0,5 10-3 м,

Крб - коэффициент формы ходового колеса, учитывающий трение реборд ходового колеса, Крб = 1,3-1,4,

тк - число механизмов передвижения,

В - уклон рельсового пути тележки, при расчете мостовых кранов принимается В=0,01.

2. Динамические нагрузки. В процессе выполнения технологических операций практически все механизмы проходят однотипные стадии, пуск с последующим разгоном, установившееся движение, при котором не происходит изменения скорости и торможение. При разгоне и торможении механизмов наблюдаются расход кинетической энергии на изменение скоростных параметров находящихся в движении масс многомассовых систем. Если значение момента инерции не изменяется, то уравнение движения механизма перемещения можно представить в следующем виде [1]

, , , , т ёю

М - Мст = -«7, от

где М - момент двигателя при ускорении или торможении,

Мст - момент статической нагрузки, I - момент инерции двигателя, ю - угловая скорость двигателя,

dю/dt - ускорение или замедление при пуске или торможении.

Показатели скорости по окончании разгона или замедления механизма перемещения, в случае линейного характера механических характеристиках электродвигателя, м/с [1]

.,_ а т Пном V —--J ■

9,55 М.,

Г п * -п * , М * ± М

кон* нач* _ 1„ _ нач*— ст*

М..„..* - М.....* М.....* ± М„

ном \ нач* кон* кон* ст* у

где а - ускорение (замедление) механизма, м/с2,

Пном - номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин, Мном - номинальный момент на валу электродвигателя, Нм, пнач*, пкон* - начальная и конечная частоты вращения вала электродвигателя при пуске (торможении) механизма в относительных единицах (п*=п/ пном), Мнач*, Мкон* - начальный и конечный моменты при пуске (торможении) механизма в относительных единицах,

Мст* - относительное значение момента статической нагрузки (М*=М/ Мном). Показатели времени, затрачиваемого на пуск или торможение, при известных параметрах скорости и при постоянном значении ускорения или замедления [1]

х п — V / а.

Приведение моментов инерции всех составляющих масс механической передачи к валу двигателя [1]

91 - (О + я + 0,7 - д)-v2

^р — 0,2 - Jдв +-2-,

р тк - ^ом -л

где 1дв - момент инерции двигателя, кгм2,

0,2 - коэффициент, учитывающий момент инерции тормоза и первой шестерни редуктора,

О - вес перемещаемых частей тележки, д - вес крюковой подвески, кг,

Р - вес груза, кг,

V - скорость линейного перемещения, м/с, тк - число механизмов, П - КПД механизма,

0,7 - коэффициент, учитывающий, что в цикле работы крана число пусков с грузом не превышает 60% общего числа пусков.

Характерной особенностью для механизмов, осуществляющих перемещение в горизонтальной плоскости грузов, является большие значения (в 1030 раз) приведенного момента инерции механизма и груза по сравнению с моментом инерции вращающихся частей электродвигателя, следовательно, показатели пуска и производительность крана напрямую зависят от динамических показателей приведенного момента инерции механизма и груза.

При определении средних ускоряющих моментов для механизмов перемещения грузов, среднее ускорение (ар) на основании [1] должно быть примерно 0,2 м/с2. На выбор величины ускорения также оказывают влияние конструктивные особенности электродвигателей и показатели пуска, так для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором всех типов, время пуска не должно превышать 3 секунд. При этом величина максимального ускорения не должна быть больше показателей, выше которых происходит нарушение сцепления колес с рельсами и, как следствие, возникновение недопустимого раскачивания перемещаемого груза.

Использование гибкого подвеса приводит к появлению колебаний перемещаемого груза. При этом кран является многомассовой системой, в которой происходит постоянное взаимовлияние механической системы механизма перемещения, подъема и закрепленного на гибком подвесе груза. Наиболее ярко выраженные негативные колебания подвешенного груза возникают в периоды динамических процессов (пуск / торможение) в механизмах перемещения. Самопроизвольное затухание колебаний происходит очень медленно, из-за того, что воздух имеет незначительные показатели сопротивления перемещаемому грузу. В связи с циклическим режимом работы меха-

низмов перемещения пуски и торможения на данных объектах являются частыми явлениями. Постоянные раскачивания груза оказывают негативное влияние на движение механизмов, делая его неравномерными. Также отклонения груза при динамических процессах снижают производительность устройства в целом. Раскачивающийся груз создает дополнительную нагрузку на механическую часть крана и системы управления механизмами [1].

Подкрановые пути в процессе эксплуатации или из-за дефектов, возникших при изготовлении, могут иметь неровные поверхности, что приводит к неравномерности движения механизмов перемещения, особенно в моменты пуска и торможения. Данное явление приводит к возникновению дополнительной нагрузки на металлоконструкцию крана, снижает производительность механизмов перемещения и подъема, а также является небезопасным для задействованного в производственном процессе персонала [1].

Процесс раскачивания груза, перемещаемого на гибком подвесе, характерен для периодов ускорения или замедления механизмов, осуществляющих перемещение груза, его показателем является величина угла отклонения грузового каната от вертикального состояния [1]

F • (1 - cos ®t)

an =-----,

р g • (G + Q) ,

где F - усилие, воздействующее на механизм, при ускорении или замедлении.

Для ®t=n характерна наибольшая величина угла отклонения. Максимальное значение угла отклонения груза от вертикального положения наблюдается при усилии F возникающем при достижении границы, на которой происходит нарушение сцепления колес с рейсовым путем. Обозначив коэффициент трения ходовых колес по рельсам через ф, получим

a = 2ф.

ртах т*

Период свободного качания груза

Т = 2nyJ 1Гр • G/ (g • (G + Q)), где 1гр - высота подвеса груза, м.

Максимальный показатель угла отклонения при раскачивании груза наблюдается, когда время периода качания груза превышает время разгона груза в 3-4 раза

_ АР

артах I ] — „ , „ . < 2ф, ^ - 1к - (1+д/в)

где Аи - линейное приращение скорости механизмов перемещения за время t=(1/3)Т.

Длительность свободного раскачивания гибкоподвешенного груза лежит в диапазоне от 5 до 12 секунд. Большие показатели времени свободного раскачивания не позволяют за счет увеличения времени пуска добиться снижения угла отклонения груза. Это обусловлено тем, что даже незначительное изменение усилия из-за разброса пусковых показателей моментов в диапазоне производственных допусков приводит снижению времени разгона в 2,53,5 раза по сравнению с периодом Т [1].

Существующие способы борьбы с колебаниями раскачивающегося груза.

В работе [1] для снижения угла отклонения груза предложено уменьшить показатели приращения скорости Аи за счет увеличения количества ступеней при разгоне и торможении. Наилучшего эффекта удается достичь при выборе четного числа ступеней приращения скорости, однако при этом необходимо соблюдать следующее условие, включения каждой из ступеней должно происходить в момент времени, когда движения качания имеет то же направление, в каком движется механизм, а груз, при этом, должен находиться в вертикальном положении. Если использовать предложенный способ для двухступенчатого разгона, то наблюдается снижение угла отклонения груза примерно в 3 раза, четырехступенчатый разгон позволяет снизить угол отклонения груза примерно в 9 раз по сравнению с максимальным значением угла отклонения при одноступенчатом разгоне. Более прост в реализации, но менее эффективен метод, при котором предлагается в моменты пуска или при торможении произвести толчок механизма, когда скорость качания име-

ет максимальное значение и ее направление совпадает с направлением пуска или торможения механизма перемещения. Добиться наибольшей эффективности, при использовании рассмотренного метода, удается при наименьшей разнице между скоростями груза и механизма.

На основании [1] добиться снижения колебаний груза можно за счет поглощения энергии раскачивающегося груза элементами электропривода по окончании передвижения механизма, путем разработки механической характеристики со сниженными показателями скорости и момента при торможении, зависящими от величины угла раскачивая груза.

Мероприятия по снижению угла отклонения груза предложены в работах [1, 3, 4], они связаны с достижением снижения приращения скорости. Негативным последствием от использования рассмотренных в работах методик является увеличение переходного процесса в динамических режимах, что скажется на производительности устройства. При достижении краном места установки груза в системе присутствуют постепенно затухающие колебания, которые снижают управляемость крана, вызывая проблемы с точностью установки груза.

Некоторую эффективность дают методики, предложенные в работах [5, 6, 7, 8, 9], они предусматривают внесение изменений в конструкцию устройства, обеспечивающие гашение колебаний груза. Практическая реализация предложенных вариантов направлена на усложнение механизмов, увеличение необходимой для установки объекта площади, возникает потребность в учете особенностей механизма при обслуживании и эксплуатации объекта, что не всегда возможно обеспечить.

Снизить амплитуду колебаний, на основании [3], можно за счет ручного управления, которое осуществляется оператором крана путем определенного воздействия на привод. При разгоне двигателя производят его притормаживание, а при торможении осуществляют переключение на пуск, затем процесс повторяется, время притормаживания и ускорения определяется оператором самостоятельно, в зависимости от амплитуды колебаний груза.

Недостатком данного подхода является наличие человеческого фактора, оператор должен иметь определенный опыт работы на механизме, в течение смены он должен быть сосредоточен на перемещаемом грузе и т.д. Перечисленные показатели не всегда возможно обеспечить, возникают ошибки в управлении.

Для уменьшения амплитуды раскачивания груза в [10, 11, 12] предлагается демпфирование упругих механических колебаний за счет имеющейся в электроприводе электромеханической связи. Добиться эффективности удается в случае сопоставимости приведенного момента инерции груза с общим моментом инерции двигателя, однако при этом необходимо производить учет жестко связанных с ним элементов, что при практической реализации вызывает ряд сложностей, так как величина оптимальной жесткости механической характеристики, напрямую зависит от веса перемещаемого груза.

Разработаны методы автоматического успокоения колебаний груза, при которых машинисту крана необходимо только подать сигнал на начало перемещения механизма, регулирование скорости объекта далее происходит автоматически системой управления. Автоматические системы могут осуществлять управление при отсутствии начального отклонениями груза и при наличии произвольного начального отклонения груза от вертикального положения [3]. Процесс реализации рассмотренных систем связан с необходимостью доустановки на объект сложных датчиков или микропроцессорных устройств, которые имеют высокую стоимость, сложны в настройке, проблематичны в управлении и обслуживании [4, 13].

Фирмой Schneider Electric для гашения колебаний предложено использование крановой карты [14, 15], а для эффективного управления приводами передвижения рекомендовано использовать асинхронный двигатель, получающий управляющие сигналы от частотного преобразователя Altivar71. При данном методе снижение колебаний груза удается достичь за счет внедрения в преобразователь специализированной системы, которая позволяет осуществлять управление электроприводами крана без использования датчиков

в двух плоскостях передвижения крановых механизмов - плоскости, в которой перемещается тележка, и плоскости перемещения моста крана. Функция противораскачивания в системе управления срабатывает только при остановке механизмов перемещения.

Фирмой АВВ разработана специальная функция, позволяющая демпфировать колебания груза. Определение положения и показателей подвешенного груза происходит встроенным программным модулем. За основу работы системы управления взята компьютерная модель маятника. При изменении скорости перемещения груза машинистом, происходит пересчет сигнала задания, с целью обеспечения гашения колебаний. Процесс напрямую зависит от показателей длины подвеса груза, величина которого влияет на данные частоты свободных колебаний. В руководстве, размещенном на официальном сайте, указано, что повышение точности функционирования предлагаемого решения напрямую связано с точностью информации о длине подвеса. Составляющей при определении описанного показателя также является размер груза, его значение в большинстве своем не стабильно, а определение, не смотря на предлагаемые методики, может вызывать трудности [16].

В Германии фирмой Siemens разработана система управления, содержащая блок, контролирующий раскачивание груза. Так же, как и в предыдущем случае, ее функционирование базируется на сопоставлении математического описания системы с подвешенным грузом с математическим маятником. Предлагается применение для контроля положения груза в пространстве оптической камеры, текущие данные с которой поступают в математическую модель. Принцип гашения колебаний реализуется путем воздействия на показатели скорости механизмов перемещения грузов [17].

Согласно [10, 18, 19] уменьшить колебания груза можно снижением рывка механизма во время пуска и при торможении, за счет создания посредством задатчика интенсивности, более равномерного формирования ускорения и плавного замедления механизма перемещения.

В [19, 20] представлен, не вызывающий сложностей при реализации, ме-

тод гашения колебаний груза, базирующийся на понижении коэффициента передачи регулятора скорости. Получить данным способом весомого снижения колебаний не удается, также наблюдается затянутость переходных процессов.

Установка фильтра для снижения колебаний груза на выходе регулятора скорости, рассмотрена в работах [19, 20], весомым недостатком предлагаемой методики является значительное увеличение переходного процесса при незначительном снижении колебательности груза.

Применение аппаратов на базе нечеткой логики [21] также позволяет снизить амплитуду колебаний при управлении электрическим приводом тележки или моста. Предлагаемая система управления содержит блок управления контроллером, функционирующий на базе нечеткой логики, который, в свою очередь, подает сигналы управления в подсистему управления электроприводом. Датчик фиксирует угол отклонения груза от вертикального положения. Полученная величина поступает в виде прямого сигнала и дифференциального в блок управления. Также в работе предложено использование генетических алгоритмов для управления контроллером. Недостатком предлагаемого метода является наличие большого количества переменных и повышенная сложность используемых функций, что требует больших затрат ресурсов оборудования, используемого для реализации данного предложения.

В работе [22] предложена автоматизированная адаптивная система управления приводом перемещения тележки мостового крана, производящая гашение маятниковых колебаний перемещаемого груза, с обеспечением позиционирования с предельной точностью при неопределенности параметров груза. Предлагаемый метод базируется на управлении с наличием идентификатора и эталонной модели неявного типа - колебательного звена с данными, соответствующими начальному моменту времени для исходного объекта. При этом условия адаптации являются «упрощенными», а необходимые настройки для функционирования системы будут минимальными. Рассматриваемая система предусматривает перемещение груза по одной оси (рисунок 1.3).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Синюков Алексей Владимирович, 2025 год

Список литературы

1. Яуре, А.Г. Крановый электропривод [Текст]: справочник / А.Г. Яуре, Е.М. Певзнер. - М: Энергоатомиздат, 1988. - 344 с.

2. Напунцов Ю.Д., Елисеев В.А., Ильяшенко Л.А. Электрооборудование и электропривод промышленных установок: учебник для вузов / под ред. проф. М.М. Соколова. - М.: Высшая школа, 1979. - 359 с.

3. Масандилов, Л.Б. Электропривод подъемных кранов [Текст] / Л.Б. Масандилов. - М.: МЭИ, 1998. - 100 с.

4. Колмыков, В.В. Способы подавления колебаний груза перемещаемых мостовыми кранами [Текст] / В.В. Колмыков // Актуальные проблемы современного научного знания: доклады участников Межвузовская научно-практическая конференция. - Липецк: ЛФ МИКТ, 20 апреля 2012 г. - С. 1520.

5. Александров, М.П. Характеристики и конструктивные схемы кранов. Крановые механизмы, их детали и узлы. Техническая эксплуатация кранов [Текст]: справочник по кранам. В 2 т. Т. 2 / М.П. Александров, М.М. Гохберг, А.А. Ковин и др. - Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1988. -559 с.

6. Козлов, Ю.Т. Грузозахватные устройства [Текст]: справочник / Ю.Т. Козлов, А.М. Обермейстер, Л.П. Протасов и др. - М.: Транспорт, 1980. - 223 с.

7. Орлов, А.Н. Уменьшение раскачиваний груза на гибком подвесе при работе грузоподъемных кранов [Текст] / А.Н. Орлов, В.П. Семенов // Подъемно-транспортное оборудование. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1980. - С. 1-4.

8. Орлов, А.Н. К расчету частот собственных колебаний грузов на пространственных полиспастных подвесах [Текст] / А.Н. Орлов // Тр. ЛПИ, 1978. - №362. - С. 85-93.

9. Пат. RU94555U1 Российская Федерация, МПК В66С 13/16 (2006.01).

Система уменьшения раскачивания груза при подъеме стреловым канатом [Текст] / Ерзутов А.В., Затравкин М.И., Каминский Л.С., Пятницкий И.А., Федоров И.Г.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Научно-производственное предприятие «ЭГО»». -№2010109505/22; заявл. 16.03.2010; опубл. 27.05.2010, Бюл. №9. - 13 с.

10. Ключев, В.И. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов [Текст]: учеб. для вузов / В.И. Ключев, В.М. Терехов. - М.: Энергия, 1980. - 360 с.

11. Кабаков, А.М. Пути уменьшения раскачивания груза грузоподъемных машин [Текст] / А.М. Кабаков, А.Н. Орлов // Вестник СевГТУ. - Севастополь, 2000. - Вып. 25: Механика, энергетика, экология. - С. 141-144.

12. Чиликин, М.Г. Теория автоматизированного электропривода [Текст] / М.Г. Чиликин, В.И. Ключев, А.С. Сандлер. - М.: Энергия, 1979. - 616 с.

13. Осипов, О.И. Частотно-регулируемый асинхронный электропривод [Текст]: учеб. пособие по курсу «Типовые решения и техника современного электропривода» / О.И. Осипов. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 80 с.

14. Руководство по эксплуатации Altivar 71 VW3A3510 V.2. - Schneider Electric, 2008. - 48 с.

15. Руководство по программированию Altivar 71. Преобразователи частоты для асинхронных двигателей Schneider Electric. - Schneider Electric,, 2006. - 262 с.

16. ABB drives, Crane control and safety with the ACS880 industrial drives [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://library.e.abb.com/public/b84b487203e741bfaa7bbb277ae25794/ACS880_cr ane_control_brochure_3AUA0000157591_RevC_lowres.pdf (accessed 02.02.24).

17. Siemens, SIMOCRANE sway control [Электронный ресурс]. - Режим доступа: site:files.realpars.com Siemens, SIMOCRANE sway control (accessed 02.02.24).

18. Дранников, В.Г. Автоматизированный электропривод подъемно-транспортных машин [Текст]: учеб. пособие для специальности «Электро-

привод и автоматизация промышленных установок» / В.Г. Дранников, И.Е. Звягин. - М.: Высшая школа, 1973. - 278 с.

19. Щедринов, А.В. Минимизация раскачивания груза средствами электропривода при работе механизмов передвижения [Текст] / А.В. Щедринов, Е.Д. Буйвис, С.А. Сериков // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации: сборник научных трудов. - Воронеж: ВГТУ, 2001. - С. 197 -202.

20. Иващенко, Н.Н. Автоматическое регулирование: теория и элементы систем [Текст] / Н.Н. Иващенко. - М.: Машиностроение, 1973. - 606 с.

21. Алави, Сейед Энаяталлах. Система гашения колебаний груза подъемных кранов на основе методов нечеткой логики [Текст]: дис. канд. тех. наук: 05.09.03 / Алави Сейед Энаяталлах. - Минск, 2011. - 181 с.

22. Аксаментов, Д.Н. Исследование адаптивного закона управления мостовым краном на его макете [Текст] / Д.Н. Аксаментов // Вестник ИГЭУ. 2022. - Вып. 2. - С. 47-57.

23. Корытов, М.С. Обоснование значений коэффициентов регуляторов гашения колебаний груза мостового крана [Текст] / М.С. Корытов, В.С. Щербаков, Е.О. Шершнева // Вестник СибАДИ. 2017. - № 1(53). - С. 12-19.

24. Корытов, М.С. Аналитические решения задачи гашения остаточных колебаний груза мостового крана [Текст] / М.С. Корытов, В.С. Щербаков // Системы. Методы. Технологии. 2016. - № 3(31). - С. 63-67.

25. Ишматов, З.Ш. Электропривод крановых механизмов перемещения с функцией предотвращения раскачивания груза [Текст] / З.Ш. Ишматов, С.А. Бахматов // Электроприводы переменного тока 2018. - Екатеринбург. -26-30 марта 2018 г. - С. 53-57.

26. Sorensen, K. A Multi-Operational-Mode Anti-Sway and Positioning Control for an Industrial Bridge Crane [Text] / K. Sorensen, H. Fisch, S. Dicker-son, W. Singhose, U. Glauser// Proceedings of the 17th World Congress The International Federation of Automatic Control. Seoul, Korea, July. 2008. - Р.881-888.

27. Способ адаптивного управления мостовым краном / С.П. Круглов,

С.В. Ковыршин, А.Д. Николаевич: пат. на полез. модель № 2744647 Рос. Федерация, МПК В66С 13/18. № 2020124779; заявл. 16.07.2020; опубл. 12.03.2021. Бюл. № 8. 16 с.

28. Лебедев, В.А. Исследование перекосов металлургических конструкций кранов мостового типа [Текст] / В.А. Лебедев, С.А. Соколов // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского политехнического университета. 2013. - №2. - С. 171-176.

29. Герасимяк, Р.П. Анализ и синтез крановых механических систем [Текст] / Р.П. Герасимяк, В.А. Лещев. - Одесса, СМИЛ. 2008. - 192 с.

30. Мещеряков, В.Н. Способы определения параметров грузов, перемещаемых мостовыми кранами с системой автоматического успокоения колебаний [Текст] / В.Н. Мещеряков, В.В. Колмыков // Фундаментальные исследования. 2015. - №7, часть 1.

31. Лобов, Н.А. Динамика передвижения кранов по рельсовому пути: Учебное пособие [Текст] / Н.А. Лобов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2003. - 232 с.

32. Александров, М.П. Грузоподъемные машины: Учебник для вузов [Текст] / М.П. Александров, Л.Н. Колобов, Н.А. Лобов. - М.: Машиностроение, 1986 - 400 с.

33. Matic, P.R. A novel direct torque and flux control algorithm for the induction motor drive [Text] / P.R. Matic, B.D. Blanusa, S.N. Vukosavic// IEEE Electric machines and drive conference: proceedings of the International conference. - Madison, 2003. - Vol. 2 - P. 965-970.

34. Рапутов, Б.М. Электрооборудование кранов металлургических предприятий [Текст]: 3-е изд., перераб. и доп. / Б.М. Рапутов. - М.: Металлургия, 1990. - 272 с.

35. Инструкция по эксплуатации DRIVEPAC Anti-Sway Control for Cranes for T400 Technology Module in SIMOVERT MASTER DRIVES 6SE70/71 and SIMOREG DC-MASTER 6RA70. Siemens AG, 2002. - 363 c.

36. Шрейнер, Р.Т. Математическое моделирование электроприводов пе-

ременного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты [Текст] / Р.Т. Шрейнер. - Екатеринбург УРО РАН, 2000. - 654 с.

37. Устройство автоматического ограничения перекоса опор мостового крана [Текст] / А.В. Щедринов, А.А. Коврыжкин, В.В. Колмыков: пат. на полез. модель № 97971 Рос. Федерация, МПК B60L15/20. № 2010109170/22; заявл. 11.03.2010; опубл. 27.09.2010. Бюл. № 27. с.

38. Либерман, Я.Л. Современные системы автоматического устранения перекоса моста при эксплуатации кранов [Текст] / Я.Л. Либерман // Сб. докладов и сообщений V Уральского конгресса ПТО. - Екатеринбург: Уральский экспертный центр. 2012.

39. Система управления перемещением мостового крана [Текст] / Я.Л. Либерман: пат. на полез. модель № 127374 Рос. Федерация, МПК B66C 17/00. № 2012150896/11; заявл. 27.11.2012; опубл. 27.04.2013. Бюл. № 12.

40. Устройство автоматического ограничения перекоса опор мостового крана [Текст] / А.В. Щедринов, А.А. Коврыжкин, В.В. Колмыков: пат. на полез. модель № 97971 Рос. Федерация, МПК B60L 15/20. № 20110109170/22; заявл. 11.03.2010; опубл. 27.09.2010.

41. Устройство ограничения перекоса мостового крана [Текст] / Д.В. Кочевинов, Г.А. Федяева: пат. на полез. модель № 119734 Рос. Федерация, МПК В66С 13/18. № 2012115599/11; заявл. 18.04.2012; опубл. 27.08.2012. Бюл. № 24.

42. Система автоматического управления асинхронным электроприводом передвижения с коррекцией поперечного смещения [Текст] / Г.А. Федяева, Д.В. Кочевинов, Т.В. Сморудова, Д.В. Конохов, В.Н. Бойко: пат. на полез. модель № 164799 Рос. Федерация, МПК В66С 9/105В 19/02, Н02Р 5/52, Н02Р 21/06, G. № 2015127272/11; заявл. 07.07.2015; опубл. 20.09.2016. Бюл. № 26.

43. Способ ограничения перекоса мостового крана [Текст] / Д.В. Кочевинов, Г.А. Федяева: пат. на изобретение № 2502665 Рос. Федерация, МПК В66С 9/16, В66С 17/00. № 2012115612/11; заявл. 18.04.2012; опубл. 27.12.2013. Бюл. № 36.

44. Способ автоматизированного управления асинхронным электроприводом передвижения с коррекцией поперечного смещения [Текст] / Г.А. Федяева, Т.В. Сморудова, Д.В. Конохов, Д.В. Кочевинов, В.Н. Бойко: пат. на изобретение № 2605233 Рос. Федерация, МПК В66С 9/00. № 2015124617/11; заявл. 23.06.2015; опубл. 20.12.2016. Бюл. № 35. 9 с.

45. Мещеряков, В.Н. Разработка системы автоматического ограничения перекоса фермы мостового крана [Текст] / В.Н. Мещеряков, В.В. Колмыков, Д.В. Ласточкин // Энерго- и ресурсосбережение - XXI век: материалы XVI международной научно-практической конференции. - Орел, 26-28 сентября 2018 г. - С. 30-37.

46. Мещеряков, В.Н. Структурный анализ динамики электромеханических систем с упругими связями: учебное пособие [Текст] / В.Н. Мещеряков, Д.В. Ласточкин. - Липецк: Из-во Липецкого государственного технического университета, 2021. - 80 с.

47. Балашов, В.П. Исследование динамических характеристик металлоконструкций мостовых кранов [Текст] / В.П. Балашов - Тр. ВНИИПТМАШ. -1969. - Вып. 7 /91. - С.91-127.

48. Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием [Текст] / Г. Г. Соколовский. - М.: Академия. - 2006. - 272 с.

49. Усольцев, А.А. Частотное управление асинхронными двигателями: учеб. пособие [Текст] / А.А. Усольцев. - СПб:СПбГУ ИТМО, 2006. - 94 а

50. Козярук, А. Е. Современное и перспективное алгоритмическое обеспечение частотно-регулируемых электроприводов [Текст] / А. Е. Ко-зярук, В. В. Рудаков; под. общ. ред. А. Г. Народицкого. - С.-Петербург. -2001. - 126 с.

51. Поздеев, А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах [Текст] / А.Д. Поз-деев. - Чебоксары: Изд-во Чувашского Университета, 1998. - 173 с.

52. Калачев, Ю.Н. Наблюдатели состояния в векторном электроприводе (записки дилетанта) [Текст] / Ю.Н. Калачев. - М., 2015. - 60 с.

53. Афанасьев, К.С. Разработка наблюдателя состояния для асинхронного электропривода с повышенной параметрической робастностью [Текст]: дис. канд. тех. наук: 05.09.03 / Афанасьев Кирилл Сергеевич. - Томск, 2015. -106 с.

54. Goksu, O. Shaft transducer less vector control of the interior permanent magnet motor with speed and position estimation using high frequency signal injection and flux observer methods [Text] / O. Goksu // The Graduate School of Natural and 88 Applied Sciences of Middle East Technical University. - Master's thesis, May 2008.

55. Жилиготов, Р.И. Разработка системы бездатчикового векторного управления синхронным двигателем с постоянными магнитами [Текст]: дис. канд. тех. наук: 05.09.03 / Жилиготов Руслан Игоревич. - Санкт-Петербург, 2018. - 121 с.

56. Исаков, A.C. Реализация наблюдателя состояний асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в бездатчиковой системе векторного управления [Текст] / А.С. Исаков // Научно-технический вестник. СПбГУ ИТМО. - 2007. - № 38. - С. 280-286.

57. Ланграф, С.В. Исследование параметрической робастности бездат-чикового векторного асинхронного электропривода с идентификатором Кал-мана [Текст] / С.В. Ланграф, А.С. Глазырин, Т.А. Глазырина и др. // Известия ТПУ. - 2010. - Т. 317, № 4. - С. 120-123.

58. Глазырин, А.С. Бездатчиковое управление асинхронным электроприводом с синергетическим регулятором [Текст] / А. С. Глазырин // Известия Томского политехнического университета. - 2012. - Т. 321, №4. - С. 107111.

59. Шеломкова, Л. В. Система векторного бездатчикового управления асинхронным двигателем с переключаемой структурой [Текст] / Л.В. Шеломкова, Д. И. Алямкин // Электричество. - 2008. - №5. - С. 30-35.

60. Kubota, H. DSP-Based Speed Adaptive Flux Observer of Induction Motor [Text] / H. Kubota, K. Matsuse, T. Nakano // IEEE Trans. Ind. Applicat. -

March/April 1993. - Vol. 29, no 2. - P. 344-348.

61. Панкратов, В.В. Адаптивные алгоритмы бездатчикового векторного управления асинхронными электроприводами подъемно-транспортных механизмов [Текст]: учебное пособие / В.В. Панкратов, Д.А. Котин. - Новосибирск: НГТУ, 2012. - 143 с.

62. Вдовин, В.В. Адаптивные алгоритмы оценивания координат бездат-чиковых электроприводов переменного тока с расширенным диапазоном регулирования [Текст]: дис. канд. тех. наук: 05.09.03: защищена 15.05.2014 / Вдовин Владимир Владимирович. - Новосибирск, 2014. - 244 с.

63. Вейнмейстер, А.В. Косвенное измерение скорости вращения в электроприводе с асинхронным двигателем на основе идентификатора состояния [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. тех. наук: 05.09.03 / Вейнмейстер Андрей Викторович. - СПб, 2013. - 17 с.

64. Синюкова, Т.В. Применение адаптивных наблюдателей в системе управления электроприводом механизма перемещения [Текст] / Т.В. Синюкова, А.В. Синюков, А.А. Синюкова // Управление большими системами. Сборник трудов XV Всероссийской школы-конференции молодых ученых. В 2-х томах. Под редакцией С.А. Баркалова. 2018. - С. 110-115.

65. Синюкова, Т.В. Неадаптивные наблюдатели в системах управления электроприводами [Текст] / Т.В. Синюкова, А.В. Синюков // Управление большими системами. Сборник трудов XV Всероссийской школы-конференции молодых ученых. В 2-х томах. Под редакцией С.А. Баркалова. 2018. - С. 103-109.

66. Мещеряков, В.Н. Исследование системы управления приводом моталки с различными типами наблюдателей скорости [Текст] / В.Н. Мещеряков, Т.В. Синюкова, А.В. Синюков // Электротехнические системы и комплексы. 2020. № 3 (48). - С. 28-32.

67. Мещеряков В.Н. Скалярные системы управления асинхронными электроприводами с нечетким регулятором в металлургии [Текст] / В.Н. Мещеряков, Т.В. Синюкова, А.В. Синюков, Д.В. Ласточкин // Современная

металлургия нового тысячелетия: сборник научных трудов II международной научно-практической конференции // Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2016. - С. 104-109.

68. Синюкова, Т.В. Реализация системы управления асинхронным электроприводом с блоками нечеткой логики на практике [Текст] / Т.В. Синюкова, В.Н. Мещеряков, П.Н. Левин, А.В. Синюков // XXiI Международная научно-техническая конференция «Информационные системы и технологии» ИСТ-2016, посвященная 80-летию РТФ - ФРК - ФИСТ - ИРИТ. - Нижний Новгород, 2016. - С. 207.

69. Синюкова, Т.В. Нечеткая логика в системах автоматизации промышленных объектов [Текст] / Т.В. Синюкова, А.В. Синюков // XXIII Международная научно-техническая конференция «Информационные системы и технологии» ИСТ-2017, посвященная 100-летию НГТУ - Нижегородского политехнического университета // Нижний Новгород, 2017. - С. 268-272.

70. Синюкова, Т.В. Аппараты нечеткой логики и гибридные нейронные сети в системах прямого управления моментом асинхронного двигателя [Текст] / Т.В. Синюкова, В.Н. Мещеряков, П.Н. Левин, А.В. Синюков // 95 лет отечественной школе электропривода: труды научно-методической конференции. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. - С. 105-107.

71. Синюков, А.В. Применение адаптивных наблюдателей в системе управления электроприводом механизма передвижения [Текст] / А.В. Синюков, Т.В. Синюкова, А.А. Синюкова // Управление большими системами: сборник трудов XV Всероссийской школы-конференции молодых ученых: в 2-х т. Т. 2. - ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 10-13 сентября 2018г. - Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2018. - С. 110115.

72. Синюков, А.В. Наблюдатели состояния в системах управления электроприводом с синхронным двигателем [Текст] / А.В. Синюков, Т.В. Синюкова // Системы управления электротехническими объектами. Вып. 8. Сборник научных трудов восьмой Всероссийской научно-практической кон-

ференции. 11-12 декабря 2018 г. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. - С. 64-66.

73. Синюков, А.В. Синтез нейроконтроллера NORMA-L2 [Текст] / А.В. Синюков, Т.В. Синюкова // Материалы областного профильного семинара «Школа молодых ученых» по проблемам технических наук // Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2019. - С. 170-175.

74. Sinyukova, T.V. Neural Network Speed Observers [Text] / T.V. Sinyu-kova, E .V. Sentsov, A.V. Sinyukov // 2019 1st International Conference on Control Systems, Mathematical Modelling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA) // Lipetsk State Technical University. 2019.

75. Meshcheryakov, V. Analysis of the effectiveness of using state observers in the control system of the traveling mechanism of the bridge crane trolley [Text] / V. Meshcheryakov, T. Sinyukova, A.V. Sinyukov, O. V. Vladimirov // E3S Web of Conferences. «Sustainable Energy Systems: Innovative Perspectives, SES 2020» 2020. - С. 01084.

76. Синюков, А.В. Оптимизированные бездатчиковые системы управления механизмами перемещения грузов [Текст] / А.В. Синюков, Т.В. Синюкова, Е.И. Грачева, М. Колчин, С. Вальчев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2021. - Т. 23. № 6. - С. 87-98.

77. Синюков, А.В. Нечеткие технологии в системах управления подъемно-транспортными механизмами [Текст] / А.В. Синюков, Т.В. Синюкова, Э.Ю. Абдуллазянов, Е.И. Грачева, В.Н. Мещеряков, S. Valtchev // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2023. - Т. 25. № 1. - С. 105-117.

78. Борисевич, А.В. Энергосберегающее векторное управление асинхронными электродвигателями: обзор состояния и новые результаты [Текст]: монография / А.В. Борисевич. - М.: Инфра-М, 2015. - 104 с.

79. Калачев Ю.Н. Векторное регулирование [Текст]: методическое пособие / Ю.Н. Калачев. - М.: ЭФО, 2013. - 63 с.

80. Рассел, Д. Векторное управление [Текст] / Д. Рассел, Р. Кон. - М.: Книга по Требованию, 2013. - 88 c.

81. Мещеряков, В.Н. Математические модели асинхронного, вентильного и вентильно-индукционного двигателей и исследование их динамических свойств структурно-топологическим методом [Текст]: монография / В.Н. Мещеряков. - Липецк: ЛГТУ, 2007. - 112 с.

82. Бесекерский, В.А. Теория автоматического управления [Текст] / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. - СПб.: Изд-во Профессия, 2003. - 751с.

83. Колмыков, В.В. Повышение демпфирующей способности систем управления электропривода механизмов, перемещающих гибкоподвешенный груз [Текст]: дис. канд. тех. наук: 05.09.03 / Колмыков Владимир Викторович. - Липецк, 2015. - 200 с.

84. Продукты и сервисы: Neural Network Toolbox. URL: https://matlab.ru/products/neural-network-toolbox. (дата обращения 14.04.2022).

85. Мещеряков, В.Н. Способы определения параметров грузов, перемещаемых мостовыми кранами с системой автоматического успокоения колебаний [Текст] / В.Н. Мещеряков, В.В. Колмыков // Фундаментальные исследования. 2015. №7, часть 1. - С. 79-84.

86. Сборник документов. Типовая инструкция для крановщиков (машинистов) по безопасной эксплуатации мостовых и козловых кранов. РД 10 -103-95. Утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 16.11.95 № 56. Оформление ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2006. - С. 177201.

87. Правила устройства и безопасности эксплуатации грузоподъемных кранов ПБ 10-382-00. - Деан: 2008. - 272с.

88. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности "Правила безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения" утверждены Ростехнадзором 26 ноября 2020 года приказом № 46, введены взамен ФНП № 533, в свою очередь, отменивших ПБ 10-382-00. https://www.trudohrana.ru/article/103510-18-m2-pravila-ustroystva-i-bezopasnoy-ekspluatatsii-gruzopodemnyh-kranov.

89. Дусакаева, С.Т. Применение алгоритма нечеткой логики Мамдани для оценки качества моделей искусственного интеллекта на основе имеющихся данных [Текст] / С.Т. Дусакаева, М.П. Носарев, И.А. Хохлов, П.Л. Ни-рян // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2023. -№ 1 (77). - С. 170-180.

90. Дубчак, Л.О. Средство ускоренной обработки нечетких данных на основе механизма Мамдани [Текст] / Л.О. Дубчак, В.В. Кочан, Н.М. Василь-кин // Вестник Брестского государственного технического университета. Серия: Физика, математика, информатика. 2016. - № 5 (101). - С. 23-26.

91. Максимова, Н.А. Особенности моделирования развитых нечетких систем с алгоритмом Мамдани для управления электроприводами постоянного тока [Текст] / Н.А. Максимова, С.П. Черный, С.И. Сухоруков // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2021. - № 1 (49). - С. 37-50.

92. Алтунин, А.Е. Модели и алгоритмы принятия решений в нечетких условиях [Текст]: Монография / А.Е. Алтунин, М.В. Семухин. - М.: Издательство Тюменского государственного университета. 2000. - 352 с.

93. Ковыршин, С.В. Беспроводной датчик угла наклона груза для подъемного крана [Текст] / С.В. Ковыршин, С.П. Круглов, К.Ф. Коденёв // Теория управления и регулирования движения. 2024. -№13. - С. 23-28.

Для токов формулы перехода из трехфазной системы координат в двухфазную систему а-Р [67]

Для токов формулы перехода из двухфазной системы а-Р в трехфазную систему

Для токов формулы перехода из двухфазной системы а-Р в полярную систему координат А-а

Основной величиной, характеризующей процесс преобразования электрической энергии в механическую энергию, является электромагнитный момент [68], определяемый по одной из приведенных ниже формул

Мд = (3/2)рДу|/1а1ф-У|/ф1|(1),

где \|/1а - проекция вектора потокосцепления статора на ось а; \|/1р - проекция вектора потокосцепления статора на ось р ; ¡]а - проекция тока статора на ось а;

¡1(1 - проекция тока статора на ось (5.

Мд=(3/2)рпк1(¥1р12а-¥1а12р)'

где 12а - проекция тока ротора на ось а; \2р - проекция тока ротора на ось р .

Мд = (3 /2)рпк2(у|/2а11(1 ,

где \\/2а - проекция вектора потокосцепления ротора на ось а; 1|/2(} - проекция вектора потокосцепления ротора на ось р; к2=Ьт/Ь2- безразмерный коэффициент.

Мд-(3/2)рп(у|/2р12а-\|/2г112р),

мд = (312)РП-гЧУфЬ« " ' сЦ

Программа для реализации механизма адаптации и совместной работы неадаптивного наблюдателя и нейросетевого регулятора

Листинг программы

Код получен при экспорте моделей из графического языка программирования MATLAB Simulink в язык программирования C.

<!DOCTYPE html>

<html>

<head>

<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=8" />

<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"/>

<title>Code Generation Advisor Report for 'mekh_adapt/МЕХАНИЗМ АДАПТАЦИИ'</title>

<style type="text/css">

<!--

@media screen {

/* Table Formatting */ .AdvTable th { background:#80a0c1

url(data:image/gif;base64,R0lGODlhAQAaAKIAAHSRr3mXtn+fv2V/mX2cvG2JpVxzi4CgwSH5BAAAAAAALAAAAAABABoAAAMJeLrc

LCSAMkwCADs=) repeat-x bottom left; }

}

@media all {

*{ font-family: sans-serif; } H3 {

font-size: 14pt; font-weight: 200;

}

H4 {

font-size: 9pt; font-weight: normal;

}

H5 {

font-size: 12pt; font-style: italic; font-weight: bold; color: #333333; margin-bottom: 2px;

}

a[href] {

color: #005FCE;

}

.subsection {

padding-left: 30px;

}

.CheckHeading {

font-size:1.05em; font-weight:bold;

/* Table Formatting */

table.AdvTable {

border-collapse:collapse; border:1px solid #ececec; border-right:none; border-bottom:none;

}

.AdvTable th { padding-left:5px; padding-right: 5px; color:#fff; line-height: 120%; background:#80a0c1

url(data:image/gif;base64,R0lGODlhAQAaAKIAAHSRr3mXtn+fv2V/mX2cvG2JpVxzi4CgwSH5BAAAAAAALAAAAAABABoAAAMJeLrc LCSAMkwCADs=) repeat-x bottom left;

border-right: 1px solid #ececec; border-bottom: 1px solid #ececec;

}

.AdvTable td { padding-left:5px; padding-right: 5px; border-right:1px solid #ececec; border-bottom: 1px solid #ececec;

}

.AdvTable th p { margin-bottom:0px;

}

.AdvTable p { margin-bottom:10px;

}

.AdvTableNoBorder p { margin-bottom:10px;

}

table+span.SDCollapseControl { font-size:0.8em; font-weight:bold;

}

ul+span.SDCollapseControl { margin-left:25px; font-size:0.8em; font-weight:bold;

}

ol+span.SDCollapseControl { margin-left:25px; font-size:0.8em; font-weight:bold;

}

.SystemdefinedCollapse { margin-top:0px; margin-bottom: 5 px;

}

div.AllCollapse p, div.AllCollapse table, div.AllCollapse ol, div.AllCollapse ul { margin-top:0pt; margin-bottom:0pt; margin-left: 18px;

div.AllCollapse + div { margin-top:0pt; margin-bottom: 0pt; margin-left: 18px;

}

img.CollapseAllControlImage { float:left;

}

.SubResultsSummary { padding-left: 3 0px;

}

.EmptyFolderMessage { color:gray;

margin:10px 0 0 30px; font-size:0.8em;

}

.CsEml-Symbol-Status-Pass

{

color: green; font-family: monospace;

}

.CsEml-Symbol-Status-Warn

{

color: orange; font-family: monospace;

}

.CsEml-Symbol-Status-Fail

{

color: red;

font-family: monospace;

}

.CsEml-Line-Number {

color: #A0A0A0; font-style: italic; font-family: monospace;

}

.CsEml-Code {

color: blue;

font-family: monospace;

}

.CsEml-Code-Fragment {

color: blue; font-weight: bold; font-family: monospace; margin-right: 0; padding-right: 0; margin-left: 0; padding-left: 0;

}

.CsEml-Function-Type

{

color: #A0A0A0; font-style: italic; font-family: monospace;

}

}

</style>

<style type="text/css">

<!--

@media screen { #Container {

overflow-x:hidden;

}

#ControlPanel {

position: fixed;

top: 5px;

left: 10px;

bottom: 5px;

width: 210px;

padding: 2px 0 2px 2px;

border: 1px solid #EEEEEE;

font-family: sans-serif;

font-size: 0.85em;

}

#HidePanelControl {

position:absolute;

top:0;

left:204px;

width:8px;

height:100%;

font-size: 8px;

}

#HidePanelControl:hover {

background-color: #EFEFFB;

}

#HidePanelControlInner {

position:absolute; top:50%;

}

#ControlsCheckFiltering { position:absolute; top:2px;

border: 1px solid #ececec; padding-bottom: 8px; margin-top: 0; margin-bottom:0; height: 180px; width:200px;

}

#TextFilter{

position:absolute; top:202px;

padding-top:5px; margin-left:12px;

#ControlsTOC {

position: absolute;

top:242px;

bottom:130px;

margin-top: 0;

margin-bottom: 0;

width:200px;

border: 1px solid #ececec;

}

#ControlsView {

position:absolute;

bottom:2px;

width:200px;

margin-top: 0;

margin-bottom: 0;

height:110px;

border: 1px solid #ececec;

}

#TOCScrollableArea {

position:absolute;

top:30px;

bottom:0;

width:100%;

padding-bottom: 5px;

overflow:auto;

}

#ControlsCheckFiltering input[type=checkbox] { margin-right: 15px; }

#ControlPanel h2 {

margin: 0 0 10px 0; background-color: #ECECEC; font-size: 1em; font-weight: normal; color: #333333; padding: 2px 5px 1px 5px; height:20px;

}

.ControlPanelTextControl a[href] { text-decoration: none; font-weight: normal; color: #F6F6F6;

}

.ControlPanelTextControl { line-height: 160%; font-weight: normal; color: #005FCE; margin: 0 0 0 5px; padding-right: 15px; padding-left: 18px; text-indent:-18px;

.ControlPanelTextControl:hover {

background-color: #EFEFFB;

}

#TxtFilterInput {

width: 170px; color: gray;

}

#CPFilteringTable { margin-left:5px; width:165px; border: none;

}

#CPFilteringTable td { border: none; }

#CPToTopImg { position:relative; top:3px; width:18px; height:17px; } #CPCollapseImg { position:relative; top:2px; width:16px; height:16px; margin-right:3px; }

.ReportContent { margin-left: 225px; } }

@media print { #ControlPanel {

display: none;

}

#ShowPanelControl{ display:none;

}

.ReportContent { margin-left: 0px; }

} -- >

</style>

<script type="text/javascript"> <!-- /* Copyright 2013-2017 The MathWorks, Inc */ /* define String.trim() method if not defined (used by filterByText() function) */ if(!String.prototype.trim) { String.prototype.trim = function () {

return this.replace(/A\s+|\s+$/g,''); };

}

// rtwreport needs it function init() {

var showFailed = document.getElementById("Failed Checkbox"); var showPassed = document.getElementById("Passed Checkbox"); var showWarning = document.getElementById("Warning Checkbox"); var showNotRun = document.getElementById("Not Run Checkbox"); var showJustified = document.getElementById("Justified Checkbox"); var showIncomplete = document.getElementById("Incomplete Checkbox"); urlQueryStringRegexp = RegExp('\\?(.*)').exec(window.location.search); if (urlQueryStringRegexp == null) { /* refresh check boxes and search input */ showFailed.checked = true; showPassed.checked = true; showWarning.checked = true; showNotRun.checked = true; showJustified.checked = true; showIncomplete.checked = true;

else {

showFailed.checked = false; showPassed.checked = false; showWarning.checked = false; showNotRun.checked = false; urlQueryString = urlQueryStringRegexp[1]; var query Args = [];

if (urlQueryString.indexOf("&") == -1) {

// Only 1 argument queryArgs[0] = urlQueryString;

}

else {

queryArgs = urlQueryString.split("&");

}

for (var idx = 0; idx < queryArgs.length; ++idx) {

// get in

if (queryArgs[idx].localeCompare("showPassedChecks") == 0) {

showPassed.checked = true;

}

else if (queryArgs[idx].localeCompare("showWarningChecks") == 0) {

showWarning.checked = true;

}

else if (queryArgs[idx].localeCompare("showFailedChecks") == 0) {

showFailed.checked = true;

}

else if (queryArgs[idx].localeCompare("showNotRunChecks") == 0) {

showNotRun.checked = true;

}

}

// if nothing is selected, select everything if (!showFailed.checked && !showPassed.checked && !showWarning.checked && !showNotRun.checked)

{

showFailed.checked = true; showPassed.checked = true; showWarning.checked = true; showNotRun.checked = true; showJustified.checked = true; showlncomplete.checked = true;

}

}

updateVisibleChecks();

}

function markEmptyFolders(){

var nodeTypes = ["FailedCheck","PassedCheck", "WarningCheck", "NotRunCheck"];

var folderArray = document.querySelectorAll("div.FolderContent"); for (var n=0;n<folderArray.length;n++){

/* get direct check result children and check visibility */

var childNodes = folderArray[n] .childNodes;

var noneVisible = true;

var noChecksInFolder = true;

for (var ni=0;ni<childNodes.length;ni++){

if (childNodes[ni].nodeType == 1 && childNodes[ni].tagName.toLowerCase() == "div"){

if (childNodes[ni].className == nodeTypes[0] || childNodes[ni].className == nodeTypes[1] || childNodes[ni].className == nodeTypes[2] || childNodes[ni].className == nodeTypes[3]){

noChecksInFolder = false; if (childNodes[ni].style.display != "none"){ noneVisible = false;

break;

}

}

}

}

/* Only display hidden message if any checks inside the folders and not just other folders */ if (!noChecksInFolder){

var hiddenMessage = folderArray[n].querySelector("div.EmptyFolderMessage"); if (hiddenMessage && noneVisible == true){ hiddenMessage.style.display = ""; }else if (hiddenMessage && noneVisible == false){ hiddenMessage.style.display = "none";

}else{

/* hidden message not found */

}

}

}

return;

}

function updateVisibleChecks( /* show all flags */ checkbox ){

var checkboxes = ["Failed Checkbox", "Passed Checkbox", "Warning Checkbox", "Not Run Checkbox", "Justified Checkbox", "Incomplete Checkbox"];

var nodeTypes = ["Failed Check","Passed Check", "Warning Check", "Not Run Check", "Justified Check", "Incomplete Check"]; var textInput = document.getElementById("TxtFilterInput"); if (checkbox && textInput && textInput.color=="gray"){ var checkType = checkbox.id; var ind = checkboxes.indexOf(checkType); var nodes = document.getElementsByName(nodeTypes[ind]); for (i = 0; i < nodes.length;i++){ nodes[i].style.display = checkbox.checked ? "" : "none";

}

}

else{ /* Update all checks if called from init or if a previous text filter was applied */ for (i = 0; i < checkboxes.length; i++){

var show = document.getElementById(checkboxes[i]).checked ? "" : "none"; var nodes = document.getElementsByName(nodeTypes[i]); for(j = 0; j < nodes.length; j++){

nodes[j].style.display = show;

}

/* clear text search */ if (textlnput && checkbox){

textlnput.value = "Search by check name"; textlnput.style.color = "gray"; textlnput.blur;

}

markEmptyFolders(); return;

}

function filterByText(ev){ // get all the nodes

var allNodeTypes = ["Failed Check","Passed Check", "Warning Check", "Not Run Check"];

var checkboxes = ["Failed Checkbox", "Passed Checkbox", "Warning Checkbox", "Not Run Checkbox"];

var nodeTypes = [];

// get nodes depending on filter selections for (var n=0; n<checkboxes.length; n++){

var checkbox = document.getElementById(checkboxes[n]); if (checkbox && checkbox.checked){

nodeTypes.push(allNodeTypes[n]);

}

}

var searchNodes = [".CheckHeading"]; var allnodes = []; var alltext = []; if (!ev) return;

var target = ev.target ? ev.target : window.event.srcElement; var searchString = target.value; if (!searchString){

updateVisibleChecks(); // clear all and display by other filters }else{

for (i = 0; i < nodeTypes.length; i++){

var nodes = document.getElementsByName(nodeTypes[i]); for (j = 0; j < nodes.length; j++){

// get text from check heading

var checkContent = nodes[j].querySelector(searchNodes).innerHTML; // creaet a regular expression to ignore case var ss = new RegExp(searchString.trim(), "i"); if (ss.exec(checkContent)){ nodes[j].style.display = ""; }else{

nodes[j].style.display = "none";

}

}

}

markEmptyFolders();

} }

function MATableShrink(o,tagNameStr){

var temp = document.getElementsByName(tagNameStr); var classUsed = document.getElementsByName('Embedlmages'); var embeddedMode = !(classUsed.length == 0); var img = o.querySelector("img");

if (temp[0].style.display == "") {

temp[0].style.display = "none";

if (embeddedMode) {